การพัฒนาแก๊สเซนเซอร์บนพื้นฐานของนาโนคาร์บอนเจืออนุภาคนาโนโลหะออกไซด์เพื่อประยุกต์ใช้งานด้านการวินิจฉัยโรค

บทคัดย่อ

การวิเคราะห์ลมหายใจของมนุษย์เป็นหนึ่งในวิธีการวินิจฉัยโรคเบื้องต้น เนื่องจากกระบวนการหายใจของมนุษย์จะมีการปลดปล่อยสารระเหยพวกสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) ออกมาจากร่างกาย ดังนั้นการการวิเคราะห์ลมหายใจของการปลดปล่อย VOCs จึงมีสำคัญกับการวินิจฉัยโรคเบื้องต้น ในโครงการนี้จึงรายงานการประดิษฐ์แก๊สเซนเซอร์ของการอนุภาคนาโนโลหะออกไซด์ตกแต่งกับวัสดุนาโนคาร์บอนเพื่อตรวจจับแก๊ส VOCs โดยได้สังเคราะห์วัสดุนาโนคาร์บอนของกราฟีนจากการแปลงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) เป็นกราฟีนบนแผ่นทองแดงโดยใช้วิธีการสะสมไอระเหยทางเคมี (CVD) และได้ใช้การบำบัดล่วงหน้าด้วยไฮโดรเจนพลาสมา (H2) ช่วยในการสังเคราะห์ ผลลัพธ์ที่ได้จะแสดงจำนวนชั้นที่ควบคุมได้สองถึงหกชั้นของกราฟีนที่คุณภาพสูง โดยการปรับกำลังการบำบัดล่วงหน้าในพลาสมา H2 จาก 100–400 วัตต์ จากนั้นหมุดควอนตัมของสังกะสี (ZnO QDs) จะถูกตกแต่งบนท่อนาโนคาร์บอน (CNTs) โดยที่ CNTs ได้จากกระบวนการ CVD และตกแต่ง ZnO QDs ด้วยเทคนิคการจุดประกายไฟโลหะ (sparking) ที่เวลาการเกิดประกายไฟที่แตกต่างกัน เทคนิควิเคราะห์ของ FE-SEM, TEM และ XPS จะถูกใช้ยืนยันถึงการตกแต่ง ZnO QDs คุณภาพสูงที่มีขนาดอนุภาคเฉลี่ยประมาณ 2.5 นาโนเมตรบนพื้นผิว CNTs และผลการตรวจจับแก๊สนั้นแสดงให้เห็นว่าเซนเซอร์ ZnO QDs-CNTs ที่มีเวลาเกิดประกายไฟ 30 วินาที จะตอบสนองต่อเมทานอลได้สูงสุดเมื่อเทียบกับเวลาเกิดประกายไฟอื่น และจะการเลือกตอบสนองต่อเมทานอลสูง เมื่อเทียบกับ VOCs อื่นๆที่อุณหภูมิห้อง สำหรับกลไกการตรวจจับเมทานอลของเซนเซอร์ ZnO QDs-CNTs สามารถอภิปรายได้ตามกระบวนการปฏิกิริยาที่อุณหภูมิต่ำที่รอยต่อของ CNTs-ZnO QDs (p-n) heterojunctions และผลกระทบจากขนาดควอนตัม นอกจากนี้วัสดุนาโนคอมโพสิตของ Ti3C2Tx/graphene/CuO/ZnO ได้ถูกสังเคราะห์ด้วยวิธี hydrothermal และใช้เป็นเซนเซอร์ตรวจจับแก๊ส โดยแก๊สเซนเซอร์นาโนคอมโพสิตนี้ได้แสดงการตอบสนองสูง มีขีดจำกัดการตรวจจับต่ำที่ 4.1 ppm และสามารถเลือกตอบสนองได้สูงกับ NH3 เหนือกว่า VOCs อีกหลายตัว โครงการวิจัยนี้หวังเป็นอย่างยิ่งว่าจะเป็นประโยชน์สำหรับเป็นแนวทางในการพัฒนาเครื่องตรวจวัดแก๊สประสิทธิภาพสูงที่สามารถประยุกต์ใช้ในการตรวจวินิจฉัยโรคเบื้องต้นได้ในอนาคต

คำสำคัญ